1、 1 ARM 体系结构与编程 吴希英 （答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）一、填空题（每空 1 分，共 30 分）1. 常见的 ARM 处理器内核有 ARM7、ARM9 和【ARM9E 】等。2. 按总线所传送的信息类型，总线分为【数据总线】 、 【控制总线】和【地址总线】 。3. ADS 是一套用来开发 ARM 处理器应用系统的开发工具包，用户可以用 ADS 编辑、编译和调试 C、C+以及汇编程序。目前的版本为 【1.2 版本】 。4. 与逻辑运算规则：0 0= 【 0】 ；0 1= 【 0】 ； 1 0=【 0】 ； 1 1=【 1】5. 或逻辑运算规则: 0 + 0=【 0】 ；0 +
2、1=【 1】 ； 1 + 0=【1 】 ； 1 + 1=【 1】将 2 进制转换为 16 进制：(1001，1100，1011，0100，1000) B =【9】 。6.ARM 属于【RISC】架构。7.ARM 指令集是【32 】位宽，Thumb 指令集是【 16】位宽。8.ARM 微处理器共有【37 】个【32 】位寄存器，其中【 31】个为通用寄存器， 【6 】个为状态寄存器。9.复位后，ARM 处理器处于【管理】工作模式， 【ARM】状态。10.S3C2410 采用的核心处理器是【ARM920T】 。11.GPIO 的中文全称是【通用 I/O 端口】 。12.ARM 处理器有两种状态，分
3、别是【ARM】和【Thumb】 。13.计算机结构分为【哈佛】结构和【冯诺依曼】结构。14.ARM 处理器支持的数据类型中，字节为【8】位、半字为【16】位、字为【32】位。25.将 2 进制转换为 16 进制：(1101，1010，1011，0110 1110) B = 【DAB6E】二、选择题：（每个选择 2 分，共 30 分）1.在 ARM 体系结构中，要从主动用户模式（User）切换到超级用户模式（Supervisor） ，应采课程考试试题学期学年拟题人:校对人:拟题学院（系）:适 用 专 业: 用何种方法？【B 】 A、直接修改 CPU 状态寄存器（CPSR）对应的模式B、先修改程序
4、状态备份寄存器（SPSR ）到对应的模式，再更新 CPU 状态C、使用软件中断指令（SWI）D、让处理器执行未定义指令2.嵌入式系统加电或复位后，所有的 CPU 通常都从某个由 CPU 制造商预先安排的地址上取指令。例如：对于 S3C2410 来说，Boot Loader 会映射到【 B】地址处。 A 0x0c000000 B 0x00000000 C 0x00000018 D 0x400000183.CPSR 中的低 8 位称为控制位，下列不属于控制位的是【A 】 。A、N B、I C、F D、T4.ARM 中可以访问状态寄存器的指令是【D 】 ，能够访问内存的指令是【C 】 。A、MOV
5、B、ADD C、LDR D、MRS5.下列条件码中表示不相等的是【 B】 。A、EQ B、NE C、CS D、CC6.CPSR 中的低 8 位称为控制位，其中 I 位等于 1 表示【A 】 。A、禁止 IRQ 中断 B、禁止 FIQ 中断 C、允许 IRQ 中断 D、允许 FIQ 中断7.ARM 微处理器支持 7 种工作模式。其中，除【A 】之外的其余 6 种称为特权模式，在这 6种之中，除【 D】之外的其余 5 种又称为异常模式。A、用户模式 B、管理模式 C、中止模式 D、系统模式8. ATPCS 规定中，栈是【B 】 。A、满递增 B、满递减 C、空递增 D、空递减9. 在用 ARM 汇
6、编编程是，其寄存器有多个别名，通常 PC 是指 R15，LR 是指【C 】 ，SP 是指【 B】A、R12 B、R13 C、R14 D、R1510.下列 ARM 指令中，可用于满递增堆栈操作的是【D 】 。A、STMDA B、STMIA C、STMDB D、STMIB11.下列 32 位数中，不可作为立即数的是【A 】 。A、0x81000007 B、0x04800000 C、0x00000012 D、0x800000712.ARM 伪指令中，可用于大范围地址读取的是【C 】 。A、ADR B、ADRL C、LDR D、NOP 13.同 CISC 相比，下面哪一项不属于 RISC 处理器的特征
7、。 【D】A、采用固定长度的指令格式，指令规整、简单、基本寻址方式有 23 种。B、减少指令数和寻址方式，使控制部件简化，加快执行速度。C、数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/ 存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率，同时简化处理器的设计。D、RISC 处理器都采用哈佛结构14.以下叙述中，不符合 RISC 指令系统特点的是【B 】 。A、 指令长度固定，指令种类少B、 寻址方式种类丰富，指令功能尽量增强C、 设置大量通用寄存器，访问存储器指令简单D、 选取使用频率较高的一些简单指令15.下面关于 ARM 处理器的体系结构描述哪一个是错误的。 【 B】A、三地址指令格式B、所有的指
8、令都是多周期执行C、指令长度固定D、Load-Store 结构三、简答（7+2+3+5+6+8+9=40 分）1、 请写出以下相关 ARM 指令语句的注释：（7 分）MOV R0, PC 把 PC 的值传送到 R0 寄存器，此时 PC 地址为当前指令位置+8 ADD R0, R1, #1 把 R1 加上 1 的结果给 R0 寄存器 LDR R0, =0x56000010 是伪指令，把 0x5600010 f 放到 R0 寄存器中，采用文字池技术 LDR PC, PC, #4 把当前的 PC 值加 4 位置的内容赋值给 PC，实现绝对跳转 MRS R0, CPSR 把 CPSR 的值传送给 R0
9、 BL LOOP 带返回地址的跳转指令，把下一条指令给 LR 后，跳转到 Loop地址 STMFD R13!,R0-R12 压栈指令，把 R0 到 R12 寄存器的值通过 R13 栈指针进行压站保存 2、 什么是立即数？请简要描述立即数在使用时有什么注意要点。 （2 分）答：立即数，主要是指寻址时直接在指令中出现的数。在使用时注意（1）立即数前需要加#（2）ARM 指令只有 32 位长，立即数在指令中占 12 位存储空间，ARM 用这 12 位空间8 位表示有效数字基数 B， 4 位表示译为的数 M，按照把 B 循环右移 M*2 位，构造成一个新的 32 位的数，其它位补 0，所以在使用立即数
10、时，要注意其是否合法。3、 请问 BL 指令跳转时 LR 寄存器保存的是什么内容？并请简述原因。 （3 分）答：BL 跳转时,LR 中保存的是执行 BL 跳转指令的下一条指令的地址，考虑流水线的情况，即当前的 PC-4。LR 用来在需要返回程序时从 LR 中还原程序执行的位置继续执行。4、 ARM 内核有多少个寄存器，请列举出这些寄存器的名字和数量。 （5 分）答：ARM 有 37 个寄存器， （1）未分组寄存器：R0-R7，共 8 个；（2）分组寄存器 R8-R14，其中 FIQ 模式下有单独的一组 R8-R12 共 5 个，另外 6 种模式共用一组 R8-R12，共 5个，USR 和 SY
11、S 模式共用一组 R13-R14，共 2 个，另外 5 种模式下各有独自的一组 R13-R14，共 10 个；（3）程序计数器 PC 即 R15 寄存器，共 1 个；（4）状态寄存器 CPSR，和5 个备份状态寄存器 SPSR，共 6 个；ARM 总计 37 个寄存器。5、 ARM 通用寄存器中，有 3 个寄存器有特殊功能和作用，请写出它们的名字和作用。 （6分）答：R13：SP 栈指针寄存器，用来保存程序执行时的栈指针位置；R14：LR 返回链接寄存器，用来保存程序执行 BL 指令或模式切换时的返回原程序继续执行的地址；R15 ：PC 程序计数器，保存程序执行的当前地址。6、 ARM 的 CPSR 寄存器的位定义如图所示，试简述各位的功能。 （8 分）条件位（指令进行算术运算后的结果是否有进位，借位等） ，I 位（IRQ 异常允许位） ，F 位（FIQ 异常允许位） ，T 位（ ARM/Thumb 工作状态） ，模式位（处理器工作模式）N Z C V保留I F T M 4 - 0 2 1345 03 1 3 0 2 9 2 8 2 7 6787、用汇编语言编写程序读取存储器 0x40003100 地址上的数据，将数据加 1，若结果小于 10则使用 STR 指令把结果写回原地址，若结果大于等于 10，则把 0 写回原地址。 （9 分）
